DISEÑO DE UNA MÁQUINA COMPACTADORA DE CARROCERÍAS DE CARROS Y CAMIONETAS
OMAR ANDRÉS CRUZ ROPERO EDWIN GARRIDO JARABA
FUNDACIÓN UNIVERSIDAD AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C. 2017
DISEÑO DE UNA MÁQUINA COMPACTADORA DE CARROCERÍAS DE CARROS Y CAMIONETAS
OMAR ANDRÉS CRUZ ROPERO EDWIN GARRIDO JARABA
Proyecto integral de grado para optar por el título de INGENIERO MECÁNICO
FUNDACIÓN UNIVERSIDAD AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C. 2017
NOTA DE ACEPTACIÓN: _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Firma del presidente del jurado Ing. Gabriel H. Rivera R.
_______________________________ Jurado 1
Ing. Miguel Morales
_______________________________ Jurado 2
Ing. Scherazada Calderón
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DIRECTIVAS DE LA UNIVERSIDAD Presidente de la Universidad y Rector del Claustro
DR. JAIME POSADA DÍAZ
Vicerrector de Desarrollo y Recursos Humanos
DR. LUIS JAIME POSADA GARCÍA-PEÑA
Vicerrectora Académica y de Posgrados
DRA. ANA JOSEFA HERRERA VARGAS
Secretario General
DR. JUAN CAMILO POSADA GARCÍA-PEÑA
Decano Facultad de Ingenierías
ING. JULIO CESAR FUENTES ARISMENDI
Director Programa Ingeniería Mecánica
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Las directivas de la Universidad de América, los jurados calificadores y el cuerpo docente no son responsables por los criterios e ideas expuestas en el presente documento. Estos corresponden únicamente a los autores.
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Dedico este documento a mis padres a mis padrinos y abuelos que desde pequeños me han conducido por ser una persona trabajadora y líder de una empresa, a toda una vida de esfuerzo y dedicación para salir adelante y ser un profesional y un empresario; a todas las personas que sin saberlo me han enseñado pequeñas cosas que dejan huella para forjar un gran horizonte, a todos los docentes y compañeros que me han acompañado en mi formación profesional. Este es el fin de un ciclo muy importante, que me ayuda a fortalecer en mi integridad y poder cumplir los proyectos más anhelados de mi familia.
Omar Andrés Cruz R.
A mis padre quien con su apoyo, paciencia y dedicación logro encaminarme hacia lo que hoy estoy culminando, ser profesional, a mi madre que siempre estuvo a mi lado mostrándome la mejor forma de hacer las cosas, a mis tíos por su apoyo incondicional y recibirme siempre con los brazos abiertos y a mis compañeros que me brindaron su apoyo y con los cuales he compartido y de quienes me llevo un grato recuerdo, así como los docentes que tuvieron sabiduría para ilustrarme y enseñarme la mejor forma de enfrentarme a la vida profesional.
7 CONTENIDO pág. INTRODUCCIÓN 15 1. GENERALIDADES DE LA EMPRESA 18 1.1 VISIÓN 18 1.2 MISIÓN 18
1.3 SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO 18
1.4 PASOS DEL PROCESO 19
1.4.1 Limpieza y fumigación 19 1.4.2 Drenado 20 1.4.3 Extracción 20 1.4.4 Selección 21 1.4.5 Corte 21 1.4.6 Almacenamiento 22 1.4.7 Transporte 22
1.5 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO 22
1.6 CARACTERÍSTICAS DE LAS CARROCERÍAS 23
1.6.1 Carrocería tipo “estructura unitaria” y “cuerpo con chasis” 23
1.6.2 Materiales de carrocerías 24
2. PARÁMETROS Y REQUERIMINETOS 26
2.1 PARÁMETROS 26
2.1.1 Dimensiones 26
2.1.2 Dureza del material 26
2.1.3 Espacio 26
2.1.4 Cantidad 27
2.1.5 Peso máximo 27
2.1.6 Fuerza de compactación 27
2.2 REQUERIMIENTOS DE CESVI REPUESTOS 27
2.2.1 Seguridad 27
2.2.2 Tamaño de la máquina 28
2.2.3 Forma de la chatarra compactada 28
2.2.4 Fácil transporte de la chatarra 28
2.2.5 Fabricación y montaje 28 2.3 CONFIGURACIÓN DE COMPACTACIÓN 28 3. PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS 29 3.1 ALTERNATIVA N°1 29 3.2 ALTERNATIVA N°2 31 3.3 ALTERNATIVA N°3 32
3.4 EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE DISEÑO 33
8
4. DISEÑO DETALLADO 37
4.1 CÁLCULO DE LOS CILINDROS HIDRÁULICOS 39
4.1.1 Cálculo del pistón 39
4.1.2 Cálculo del vástago 40
4.1.3 Longitud de carrera 41
4.1.4 Dimensiones normalizadas. 41
4.1.5 Cálculo del volumen del cilindro 44
4.1.6 Materiales del cilindro 44
4.2 CÁLCULOS DE LA CENTRAL HIDRÁULICA 45
4.2.1 Cálculo del caudal 46
4.2.2 Cálculo de los tiempos de avance y retroceso 47
4.2.3 Cálculo del volumen del tanque 48
4.2.4 Cálculo potencia de la bomba 49
4.2.5 Diámetro de la tubería 49
4.2.6 Selección del aceite hidráulico 51
4.3 SISTEMA DE CONTROL HIDRÁULICO 52
4.4 CÁLCULOS ESTRUCTURALES 55
4.4.1 Análisis de columnas 55
4.4.2 Análisis de flexión de vigas 61
4.4.3 Análisis de esfuerzos en pasadores y sus uniones 67
4.5 CÁLCULO DE SOLDADURAS 68
4.5.1 Cálculo de soldaduras láminas centrales 70
4.5.2 Cálculo de soldadura soporte del pistón 74
5. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS 78
5.1 ANÁLISIS DE LA PLACA DE COMPACTACIÓN 78
5.2 ANÁLISIS DE LA GUÍA LATERAL 81
5.3 ANÁLISIS DE PLACA INFERIOR 83
6. EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL. 87
6.1 DISPOSICIÓN DE RESIDUOS 88
6.2 ESTUDIO AMBIENTAL AL PROCESO DE FABRICACIÓN 89
6.2.1 Matriz PEM 89
6.2.2 Plan de manejo ambiental 90
7. MANUAL DE OPERACIÓN Y SEGURIDAD 91
7.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO 91
7.2 FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO 92
7.2.1 Encendido de la máquina 93 7.2.2 Precauciones de operación 93 7.2.3 Operación manual 93 7.2.3.1 Primer paso 94 7.2.3.2 Segundo paso 95 7.2.3.3 Tercer paso 95 7.2.3.4 Cuarto paso 95
9 7.2.3.5 Quinto paso 95 7.2.3.6 Sexto paso 96 7.2.3.7 Séptimo paso 96 7.3 MANUAL DE MANTENIMIENTO 96 8. MANUAL DE MONTAJE 98
8.1 CORTE DE LÁMINAS Y PERFILES 98
8.2 MECANIZADO DE PIEZAS 98
8.3 ENSAMBLAJE Y SOLDADURA 98
8.3.1 Ensamble placa de compactación inferior 99
8.3.2 Ensamble placa de compactación superior 100
8.3.3 Ensamble de columnas laterales 101
8.3.4 Ensamble placa posterior 101
8.3.5 Ensamblaje máquina de compactación 102
9. EVALUACIÓN FINANCIERA 103
9.1 COSTOS ACTUALES 103
9.2 INVERSIÓN 103
9.3 COSTOS DE OPERACIÓN Y DE MANTENIMIENTO 105
9.4 ANÁLISIS FINANCIERO 106
10. CONCLUSIONES 111
11. RECOMENDACIONES 112
BIBLIOGRAFIA 113 ANEXOS 114
10
LISTA DE ILUSTRACIONES
pág. Ilustración 1. Cuerpo unitario y cuerpo en chasis 24 Ilustración 2. Alternativa de diseño tipo conteiner. 29 Ilustración 3. Orientación de movimiento en alternativa 1 30
Ilustración 4. Alternativa de diseño tipo cámara 31
Ilustración 5. Orientación de movimiento en alternativa 2. 31 Ilustración 6. Alternativa de diseño tipo prensa. 32 Ilustración 7. Orientación de movimiento en alternativa 3 33 Ilustración 8. Representación básica de un cilindro hidráulico de doble efecto 38
Ilustración 9. Materiales cilindros hidráulicos 45
Ilustración 10. Velocidad del fluido según la presión. 49
Ilustración 11. diámetro interno de manguera 50
Ilustración 12. Fuerzas y reacciones de la máquina. 56
Ilustración 13. Cotas para perfiles en C 64
Ilustración 14. Tipos de aplicación de soldadura 69
Ilustración 15. Factores geométricos para análisis de soldadura 71 Ilustración 16. Simplificación soporte de pistón y pasador 76
11
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Aceros por sección de estructuras 25
Tabla 2. Asignación de ponderación 35
Tabla 3. Criterios de ponderación 35
Tabla 4. Ponderación lineal 36
Tabla 5. Ponderación por alternativa de diseño 36
Tabla 6. Marcas de la Ilustración 9 38
Tabla 7. Medidas normalizadas 42
Tabla 8. Medidas normalizadas cilindro placa superior 42
Tabla 9. Propiedades aceite ISO 68 51
Tabla 10. Especificaciones pistón hidráulico 54
Tabla 11. Propiedades de los aceros 56
Tabla 12. Medidas normalizadas perfil cuadrado 60
Tabla 13. Dimensiones normalizadas perfiles en C. 65
Tabla 14. Esfuerzos en uniones. 68
Tabla 15. Esfuerzos cortantes admisibles sobre soldadura de chaflán. 69
Tabla 16. Tamaños mínimos de cordón para placas. 74
Tabla 17. Matriz ambiental PEM 89
Tabla 18. Tabla para mantenimiento preventivo 96
Tabla 19. costos actuales del proceso 103
Tabla 20. Costo de fabricación 104
Tabla 21. Costos de recursos implementados 104
Tabla 22. Valores totales de fabricación 104
Tabla 23. Consumo de energía 105
Tabla 24. Costos adicionales 105
Tabla 25. Costos del operario 105
Tabla 26. Cargos prestacionales 106
Tabla 27. Costos mantenimiento anual 106
Tabla 28. Costo de operación 106
12
LISTA DE FIGURAS
pág. Figura 1. Incremento en la utilización de grados HSS 24 Figura 2. Esquema simplificado momento longitudinal 58
Figura 3. Diagrama de una viga inferior 61
Figura 4. análisis por secciones de la viga inferior 62
Figura 5. Esfuerzo cortante y momento máximo 63
Figura 6. Costo de operación actual 108
13
LISTA DE IMÁGENES
pág.
Imagen 1. Cesvi, Limpieza y fumigación 19
Imagen 2. Cesvi drenado 20
Imagen 3. Cesvi Extracción 20
Imagen 4. Cesvi Selección 21
Imagen 5. Cesvi Corte 21
Imagen 6. Cesvi almacén 22
Imagen 7. Partes de la compactadora 37
Imagen 8. Catalogo manguera. 50
Imagen 9. Manómetro 52
Imagen 10. Representación válvula 4/3. 52
Imagen 11. Válvula de descarga. 53
Imagen 12. Bomba pistones 53
Imagen 13. Esquema hidráulico 54
Imagen 14. Fuerzas aplicadas a la columna 57
Imagen 15. Pasador y soporte 67
Imagen 16. Cordón de soldadura lamina central superior. 70 Imagen 17. Análisis fuerza puntual placa de compactación. 71
Imagen 18. Cordón de soldadura soporte de pistón 75
Imagen 19. Restricciones placa de compactación. 78
Imagen 20. Esfuerzos placa de compactación 79
Imagen 21. Deformación placa de compactación 80
Imagen 22. Restricción guía lateral 81
Imagen 23. Esfuerzos guía lateral 82
Imagen 24. Desplazamiento guía lateral 83
Imagen 25. Restricciones de placa inferior 84
Imagen 26. Esfuerzos placa inferior 84
Imagen 27. Desplazamiento placa inferior 85
Imagen 28. Compactadora para chasis de automóviles 91
Imagen 29. unidad de potencia hidráulica 92
Imagen 30. Posicionamiento de la placa compactadora. 93
Imagen 31. Tablero de instrumentación 94
Imagen 32. Control de compactadora 95
Imagen 33. Pasos ensamble placa compactación inferior 99
Imagen 34. Ensamble soporte de pistón 100
14
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A. Catálogo aceite hidráulico 115
Anexo B. Catálogo aceite hidráulico 119
Anexo C. Catálogo para lamina 122
Anexo D. Catálogo para manguera 125
Anexo E. Catálogo para perfiles en c 127
Anexo F. Catálogo perfiles cuadrados 130
Anexo G. Catálogo soldaduras 132
Anexo H. Catálogo unidad de potencia hidráulica 135
Anexo I. Ficha técnica 139
15 RESUMEN
En este proyecto se realizó el “DISEÑO DE UNA MAQUINA COMPACTADORA DE CARROCERÍAS DE CARROS Y CAMIONETAS” con la finalidad de optimizar el espacio utilizado en los contenedores, reduciendo el volumen que ocupan las carrocerías de carros y camionetas, reduciendo costos y tiempos de operación y disminuyendo las posibilidades de riesgo laboral para la unidad estratégica de CESVI Repuestos.
En primera instancia, se definieron distintas formas de compactación, a través de tres alternativas propuestas, las cuales fueron evaluadas, para luego seleccionar aquella con el diseño que satisfacía de mejor manera los requerimientos de CESVI Repuestos y cumpliendo con los parámetros establecidos.
Se realizó un diseño detallado en el cual se calcularon los sistemas, componentes y estructura de la maquina compactadora; dicho diseño se evaluo por medio del análisis por elementos finitos, utilizando el software NX 9.0, confirmando de esta manera los cálculos mencionados.
Luego de obtener las especificaciones de los diferentes componentes de la maquina compactadora, sistemas, materiales y dimensiones, se procedió a desarrollar los planos de la máquina de compactación y se elaboraron el plan de mantenimiento manual de operación y manual de montaje.
Por último, se realizó la evaluación financiera y estudio de impacto ambiental para la fabricación de la maquina compactadora.
Palabras claves: Diseño de máquina, compactadora, carrocerías, análisis por elementos finitos.
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INTRODUCCIÓN
La problemática tiene su origen en la empresa CESVI Colombia, específicamente en la unidad estratégica de CESVI Repuestos donde por medio de una cadena de procesos, a automóviles siniestrados que adquiere la empresa les retiran todas y cada una de las partes en buenas condiciones que sirven como repuestos para su venta, debido a la naturaleza del material no aprovechable que se genera en dicho proceso, se ven en la necesidad de cortarlo para su almacenamiento y posterior disposición en siderúrgicas, estos procesos de corte representan riesgos de salud y aumento en costos y tiempos de operación; además de esto para almacenar dicho material la empresa solo cuenta con un conteiner suministrado por la siderúrgica el cual no logra almacenar la cantidad de material deseado y su espacio no es aprovechado de forma óptima debido a las formas y geometría de la chatarra. La importancia de este proyecto se evidencia en la compactación de material no aprovechable, con el fin de optimizar los espacios utilizados en la empresa y de igual forma optimizando el espacio disponible en el contenedor0 que es usado con el objetivo de almacenar dicho material, mejorando de esta forma los tiempos de operación, así como sus costos y eliminando operaciones que presentan riesgos de tipo laboral para algunos operarios.
El objetivo general que responde a problemática expuesta es “Diseño de una máquina compactadora de carrocerías de carros y camionetas” que cumpla con los requerimientos establecidos por la empresa de CESVI Colombia. Con la finalidad de alcanzar el objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos que permitieron un correcto desarrollo del mismo. Estos son:
Evaluar la situación actual del proceso.
Evaluar los parámetros básicos y requerimientos funcionales.
Identificar y establecer las alternativas para lograr la funcionalidad de la máquina.
Diseñar los componentes de la compactadora.
Verificar por el análisis de elementos finitos los elementos críticos de la compactadora.
Elaborar los manuales de montaje, operación, mantenimiento y de seguridad y salud ocupacional.
Elaborar planos de fabricación, ensamble, montaje, eléctricos y de control. Evaluar el impacto ambiental del proceso y de la máquina.
17 Evaluar financieramente el proyecto.
El alcance del proyecto es diseñar una compactadora para la compactación de carrocerías vehículos, incluyendo en esto vehículos tipo sedán con diferentes aleaciones de acero y todos sus subsistemas hidráulicos, mecánicos y eléctricos requeridos. El proyecto llegará hasta su diseño y simulación por elementos finitos, su construcción y posterior implementación dependerá de la empresa.
La metodología a seguir para el desarrollo del diseño de la compactadora será el de analizar los requerimientos de la empresa y a partir del análisis de los mismos, la experiencia de la empresa y comparando la tecnología actual pertinente, llegar a un diseño que satisfaga las necesidades de la empresa en cumplimiento de dichos requerimientos.
La aplicación de este diseño representará para la empresa una mejora en los tiempos de operación, así como una reducción de costos en los mismos, además permitirá aprovechar de una forma más óptima el espacio destinado para el almacenamiento de chasis no aprovechable, también reducirá los riesgos.
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1. GENERALIDADES DE LA EMPRESA
Centro de Experimentación y Seguridad Vial Cesvi Colombia S.A. es una compañía de vanguardia, que mediante la investigación y experimentación en el área automotriz desde hace 18 años desarrolla productos y servicios, enfocados en las necesidades de la industria automotriz de Colombia y el continente.
Gracias a su importante trayectoria en la investigación de la cadena de valor del automóvil, Cesvi Colombia S.A. ha sido reconocida como Centro de Investigación y Experimentación por parte de Colciencias. En el ámbito internacional hacen parte del RCAR, un organismo cuyo objetivo es reducir los costos humanos y económicos de las pérdidas de vehículos de motor. Adicionalmente, Cesvi Colombia cuenta con la certificación ISO 9001.2008 en todos sus procesos, lo que nos compromete con la gestión integral y aplicación de mejores prácticas administrativas y de servicio.1 1.1 VISIÓN
Investigar y experimentar con el propósito de construir soluciones para los sectores asegurador, automotor y de la seguridad vial. Septiembre 2016.
1.2 MISIÓN
En 2018 ser una entidad reconocida por el liderazgo en la construcción de soluciones competitivas y rentables para los sectores asegurador, automotor y de la seguridad vial. Septiembre 2016.
1.3 SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO
En Colombia se ha reportado 136.232 accidentes entre enero y agosto del 2016, según este informe la segunda ciudad que más ha reportado accidentes es Bogotá con 24.287; el índice de accidentalidad vial en promedio de los últimos tres años es de 178.048 accidentes cada año según datos recolectados por la Concesión RUNT (Registro único nacional de tránsito) para el Ministerio de trasporte2.
Gran parte de dichos accidentes son cubiertos por diferentes entidades aseguradoras, dedicadas a la venta de seguros que cubren diferentes tipos de accidentes relacionados con bienes materiales; teniendo en cuenta el tipo de inconveniente relacionado con el automóvil, así como su documentación, muchos de estos son clasificados como siniestrados.
1 CESVI Colombia. Nosotros. [En línea] http://www.cesvicolombia.com/cesvi/#nosotros 2 Concesión RUNT. Estadisticas 2016. [En línea] https://www.runt.com.co
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Algunos de estos automóviles siniestrados llegan a CESVI Repuestos para un proceso de reciclaje que implica en primera instancia la LIMPIEZA Y FUMIGACIÓN ( con el fin de evitar problemas de salubridad y eliminar posibles plagas contenidas en el vehículo); DRENADO ( se drenan los líquidos que contiene el vehículo tales como fluidos refrigerantes, aceites lubricantes); EXTRACCIÓN ( se retiran todas la piezas del automóvil incluyendo partes mecánicas, eléctricas y accesorios); SELECCIÓN ( se separan todas aquellas piezas funcionales incluyendo secciones de carrocería útiles y se disponen a la venta o para reparación de vehículos); CORTE ( se corta primero las secciones que irán para reparación de vehículos y luego de esto se procede a cortar el resto de la carrocería en secciones pequeñas); ALMACENAMIENTO ( se almacena las secciones cortadas de carrocerías en un conteiner); TRASPORTE ( se transporta el conteiner con material de carrocería hacia las siderúrgicas con el fin de reciclar dicho material).
1.4 PASOS DEL PROCESO
El proceso de limpieza y fumigación, drenado, extracción, selección, corte, almacenamiento y trasporte de material reciclable, en la unidad estratégica de CESVI Repuestos actualmente se ha estado manejando dichos procesos de la siguiente forma:
1.4.1 Limpieza y fumigación. Luego de que el vehículo es ingresado, se sitúa en la primera de las estaciones donde un operario se encarga de fumigar el interior del automóvil, luego se espera un tiempo determinado y el operario procede limpiarlo por medio de chorros de Agua a presión, a continuación, el vehículo es inspeccionado para asegurar la inexistencia de plagas.
Imagen 1. Cesvi, Limpieza y fumigación
Fuente: Cesvi Colombia. Procesamiento de automóviles.
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1.4.2 Drenado. Primero un operario se encarga de extraer los fluidos refrigerantes del sistema, luego de esto el vehículo es colocado en una plataforma que mediante un sistema de palanca inclina el automóvil de manera que un operario puede extraer por gravedad los aceites lubricantes y residuos de fluidos refrigerantes, estos fluidos y aceites son almacenados, luego el operario procede a desmontar la batería del carro.
Imagen 2. Cesvi drenado
Fuente: Cesvi Colombia. Procesamiento de automóviles.
1.4.3 Extracción. El vehículo es montado en una plataforma donde dos operarios se encargan de desmontar las piezas mecánicas, electrónicas y accesorios como cojineria haciendo uso de una variedad de herramientas. Continuamente debido a las condiciones de los automóviles es necesario emplear una cortadora retirando así parte de la carrocería para permitir la extracción de partes más grandes como el motor, en ocasiones también es necesario cortar algunas de estas partes debido a la imposibilidad de extraer la pieza.
Imagen 3. Cesvi Extracción
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1.4.4 Selección. Se reúnen todas las partes retiradas del automóvil y a continuación pasan por un proceso de inspección donde el operario revisa la funcionalidad de la pieza, así como su estado, después de esto las piezas que se consideraron comerciales son clasificadas según su tipo y el operario procede a colocar el sello de registro a cada una de ellas, una vez cada pieza tiene código, son registradas en la base de datos de CESVI repuesto y almacenadas en la bodega.
Imagen 4. Cesvi Selección
Fuente: Cesvi Colombia. Procesamiento de automóviles.
1.4.5 Corte. Una vez desmontadas todas las piezas, se tiene tan solo la carrocería del automóvil, un operario mediante una cortadora retira en primera instancia las secciones que sirven como repuestos para venta comercial, luego procede a cortar las restantes en piezas pequeñas que son atadas entre ellas para facilitar su manipulación.
Imagen 5. Cesvi Corte
22
1.4.6 Almacenamiento. Mediante el uso de un montacargas un operario trasporta las piezas metálicas desde el módulo de corte hasta el conteiner, donde el operario a cargo debe hacer encajar las diferentes piezas, con el fin de aprovechar de una manera eficiente el volumen disponible.
Imagen 6. Cesvi almacén
Fuente: Cesvi Colombia. Procesamiento de automóviles.
1.4.7 Transporte. El transporte del conteiner que almacena las piezas de carrocerías está a cargo de la empresa siderúrgica que compra el material para su posterior fundición, enviando un camión de carga con la capacidad de llevar dicho conteiner.
1.5 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL DEL PROCESO
Una de las divisiones de Cesvi repuestos, se enfoca en la parte de recolección de carros siniestrados, los cuales se remolcan por medio de una grúa y llevados a un lote predispuesto dentro de las instalaciones de Cesvi repuestos, con el fin de retirar las partes funcionales de los vehículos para su comercialización posterior, no sin antes pasar por un proceso de inspección y mantenimiento en el caso de algunos elementos mecánicos.
Además de esto, también a través de un proceso de corte se disponen de algunas secciones o partes de carrocería; otras partes como la pila, el refrigerante, y los aceites de los vehículos que son drenados, son almacenados en tanques para una correcta disposición de los mismos; todo el material restante es inutilizable para los fines comerciales de partes de vehículos, por lo que debido al compromiso que se tiene con el medio ambiente CESVI repuestos dispone de estos materiales restantes a las siderúrgicas.
Dichas siderúrgicas envían a la empresa un solo conteiner para el proceso del transporte de dicho material, por lo que la empresa se ve en la obligación de sacar el máximo provecho a dicho conteiner, para este fin CESVI se ha visto en la obligación de cortar las carrocerías y partes de los vehículos con el fin de
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aprovechar de una mejor manera el espacio disponible para el transporte de material; sin embargo el proceso de corte no es el más óptimo debido a que no se logra utilizar al completo el espacio del cual se dispone, además de que dicho proceso de corte eleva considerablemente los costos y tiempos de operación en el proceso y genera otras desventajas como la contaminación auditiva y visual, agregado a esto debido a las vibraciones del proceso de corte se generan múltiples lesiones en las articulaciones de los operarios, por lo que hace que dicho proceso de corte no sea eficiente.
Cabe resaltar que el almacenamiento y abandono a largo plazo de estas partes afectan el medio ambiente causando gases invernaderos. Esta es una de las mayores preocupaciones a nivel mundial; debido a que CESVI es una empresa comprometida con el medio ambiente que busca reducir dicho impacto, no solo por el cumplimiento normativo sino también por el compromiso social.
1.6 CARACTERÍSTICAS DE LAS CARROCERÍAS
La carrocería de un automóvil es la estructura sobre la que se montan todos los componentes, le da forma al automóvil además de ser el medio donde se encuentran los pasajeros o carga, por lo cual se dice que es en la que se soporta el diseño del automóvil.
Los materiales que comúnmente componen las carrocerías son algunos polímeros, aluminio y acero, sin embargo, hay que mencionar que dichos materiales varían según el tipo de diseño especifico del automóvil, así como de su aplicación o requerimientos del cliente, haciendo uso de distintos tipos de aceros, polímeros y aluminios.
1.6.1 Carrocería tipo “estructura unitaria” y “cuerpo con chasis”. En algunos diseños la carrocería se compone de dos partes independientes, siendo estas el chasis y carrocería, en estos diseños el chasis es una estructura rígida que soportara los elementos mecánicos del automóvil y demás componentes. Este tipo de configuración mencionada es llamada por algunas fuentes “cuerpo con chasis “la cual fue la configuración más usada hasta el año 1930.
24 Ilustración 1. Cuerpo unitario y cuerpo en chasis
Fuente: Davies, G. (2003). Materials for automobile bodies. Ámsterdam: Elsevier Luego de esto, debido a las facilidades que representaba para la producción en masa y reducción de costos, era más común usar la configuración de “estructura unitaria”, bajo la cual el chasis y la carrocería son parte de una misma estructura y distribuye los esfuerzos de igual manera alrededor de la misma.
1.6.2 Materiales de carrocerías. En el último siglo ha habido un significante desarrollo en el diseño de las carrocerías de automóviles, y por tanto en los materiales comúnmente empleados, para que estos respondan a nuevos requerimientos y políticas de producción masiva.
Figura 1. Incremento en la utilización de grados HSS
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Es bastante común encontrar aluminio como remplazo del acero en algunas estructuras en carrocerías, debido a sus parecidas propiedades mecánicas; en los diseños más recientes de carrocerías se hace uso de los polímeros debido a la gran variación de propiedades que permiten acoplar los sistemas mecánicos de una manera más eficiente cumpliendo con las necesidades de producción masiva. 3 Algunos de los aceros implementados cambian dependiendo de la sección de la estructura, debido a que las funciones que cumplen en el conjunto de carrocería son distintos, además de que se presenta la necesidad de que ciertas secciones sean fácilmente deformables, con el objetivo de proteger las partes mecánicas más importantes y cuidar el bienestar de los pasajeros.
Tabla 1. Aceros por sección de estructuras
Fuente: Davies, G. (2003). Materials for automobile bodies. Ámsterdam: Elsevier
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2. PARÁMETROS Y REQUERIMIENTOS
Los parámetros y requerimientos permiten orientar el diseño, de manera que cumpla con las necesidades de la empresa y que no falle ante las diferentes variables que existen en el entorno del proceso, así mismo que este dentro de las capacidades necesarias para que cumpla su objetivo sin exceder los recursos disponibles. 2.1 PARÁMETROS
Los parámetros de diseño para la compactadora estarán definidos por las situaciones críticas que podrán ocurrir dentro del proceso de compactación, de esta forma se deben tener en cuenta variables como las DIMENSIONES, la DUREZA DEL MATERIAL, la CANTIDAD del ingreso de vehículos, el ESPACIO disponible para la máquina y el PESO MÁXIMO admisible del conteiner.
2.1.1 Dimensiones. Para poder determinar las medidas que debe tener la zona de compactación de la compactadora, se tuvieron en cuenta aquellos diseños de chasis que ocupan una mayor cantidad de espacio y de acuerdo al promedio de aquellos datos, estimar una medida que permita un funcionamiento óptimo de la misma. En Cesvi 0Colombia el modelo con chasis más grande es el de las camionetas Pick Up sin embargo en ocasiones llegan vehículos más grandes, por lo que las medidas que se tendrán en cuenta son las siguientes: Ancho de 2100mm, longitud de 7400mm, altura de 2700mm.
2.1.2 Dureza del material. Según lo expuesto anteriormente en el capítulo 1 los materiales de los carros varían según el diseño de los mismos y de la sección de la carrocería en cuestión, por lo que la dureza máxima encontrada según estas variaciones es el de un HSS bajo la cual tiende a llegar a una dureza de 300 MPa según la Tabla 1, por lo que para el diseño de la compactadora se debe tener en cuenta, que la presión necesaria para el funcionamiento de la misma, deberá estar por encima de dicho valor, siendo este la dureza más alta que es posible encontrar en los automóviles.
2.1.3 Espacio. El espacio destinado por Cesvi para la ubicación de la máquina compactadora, tiene las siguientes dimensiones; ancho 2600mm y largo de 6300mm; además de esto el espacio se encuentra a la intemperie justo después de los contenedores de almacenamiento de diferentes materiales, por lo que la máquina se encontrará expuesta a la humedad del ambiente, así como otras situaciones climáticas.
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2.1.4 Cantidad. La cantidad de automóviles siniestrados que procesa Cesvi es de un promedio de 20 al mes actualmente, por lo que el flujo de chasis a compactar no es crítico para el diseño de la compactadora, ya que esta tendrá capacidad para compactar 1 o 2 chasis simultáneamente en un tiempo promedio de 10 minutos. 2.1.5 Peso máximo. El peso máximo que admite el conteiner es un parámetro que se debe tener en cuenta para poder determinar la cantidad ideal de volumen de chasis compactado, que debe procesar la compactadora de tal forma que se pueda aprovechar al máximo el espacio del conteiner sin exceder el peso máximo admisible; el peso máximo admisible del conteiner está normalizado según las dimensiones de los mismos, para el caso del conteiner del que dispone Cesvi Repuestos para el almacenamiento de dichos chasis; se conoce que el peso del conteiner varía entre 2Ton y 2.5Ton con una capacidad máxima que varía entre 21,7Ton y 28Ton.
2.1.6 Fuerza de compactación. La fuerza de compactación necesaria para compactar cualquier automóvil en promedio está definida por su límite de fluencia, así como la calidad del material como se menciona en el capítulo 1, por lo que algunos fabricantes como Overbuilt mencionan que la fuerza ideal de compactación debe ser de aproximadamente 160 Toneladas; sin embargo, otros fabricantes como ATM Arnold Technology maneja una fuerza de 100 Ton, por lo que la fuerza de compactación deberá encontrare en este rango.
2.2 REQUERIMIENTOS DE CESVI REPUESTOS
Para que el diseño de la compactadora sea el más óptimo a la aplicación que Cesvi Repuestos le dará a la misma, la empresa ha puesto ciertos requerimientos a cumplir, de forma que el diseño se adapte más al espacio disponible, los recursos con los que cuenta la empresa, y que de esta forma supla las necesidades que presenta. Los requerimientos que presenta Cesvi son de SEGURIDAD al operario, TAMAÑO de la máquina, FORMA de la chatarra compactada, FÁCIL TRANSPORTE de la chatarra.
2.2.1 Seguridad. Uno de los objetivos que Cesvi Repuestos busca cumplir, es aquel de disminuir el riesgo de lesiones al que están expuestos los operarios, debido a la gran cantidad de operaciones de corte necesarias; por lo que el requerimiento presentado por la empresa, es el de un diseño que evite al máximo cualquier tipo de riesgo para los operarios, como evitar que partes del material a compactar salgan disparados por la presión.
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2.2.2 Tamaño de la máquina. Cesvi Repuestos cuenta con espacio al aire libre para el diseño de la máquina; sin embargo, debido a la necesidad de reducir los tiempos de operación, se requiere situar la máquina compactadora cerca al conteiner destinado para estos materiales, el espacio cercano a dicho deposito es más reducido, por lo que para poder situar una zona de seguridad el espacio máximo del que se dispone para el diseño de la máquina es de un largo de 6100mm y un ancho de 2400mm.
2.2.3 Forma de la chatarra compactada. La meta principal es lograr aprovechar al máximo el espacio disponible en el conteiner, debido a que solo se cuenta con uno para este objetivo; gracias a esto, la geometría final de la chatarra compactada juega un papel importante, ya que dependiendo de la misma será más sencillo acomodar más cantidad de material en el conteiner; por ello Cesvi Repuestos ha solicitado que la geometría final sea rectangular o cuadrada siempre teniendo en cuenta que no puede tener un ancho o lado mayor a 2000mm ya que esta es la medida de ancho del conteiner.
2.2.4 Fácil transporte de la chatarra. Según lo expuesto anteriormente una de las preocupaciones de Cesvi repuestos es la facilidad con la cual los operarios podrán montar los chasis a la máquina compactadora y la facilidad con la que podrán retirarlos una vez estén compactados, por lo que el diseño deberá tener preferiblemente un sistema por el cual los chasis compactados sean retirados de forma automática o sean fáciles de retirar.
2.2.5 Fabricación y montaje. La empresa requiere que sea de fácil fabricación y montaje, por lo que las piezas que componen la máquina compactadora deben ser fáciles de maquinar o cortar, adicional a esto el montaje de la máquina debe ser intuitivo, de manera que los costó relacionados con esta parte del proceso sean lo más bajos posible.
2.3 CONFIGURACIÓN DE COMPACTACIÓN
Existen dos clasificaciones generales para las compactadoras según la disposición de la placa móvil de compactación y la dirección en la que esta compacta. Una de ellas es horizontal en la cual la placa se mueve en cualquiera de las tres direcciones en el plano horizontal compactando de esta misma forma, la otra clasificación es la vertical donde la placa móvil se sitúa arriba de la estructura y compacta al bajar con determinada presión. Por lo que se debe tener en cuenta cual se adapta más a las necesidades de Cesvi.
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3. PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS
En las alternativas presentadas a continuación se tienen en cuenta principalmente que la geometría final de la chatarra compactada debe ser cubica o rectangular, todas las alternativas funcionan con un sistema de trasmisión de movimiento hidráulico debido a que trasmite grandes fuerzas, no tiene gran emisión de ruido y son más bajos los costos de mantenimiento en comparación al mecánico, además de esto independiente a la alternativa seleccionada se contara con una estructura que soportara la máquina la cual contara con ruedas para permitir su desplazamiento.
A continuación, se presentan tres alternativas como solución al problema establecido y en cumplimiento de los requerimientos de Cesvi repuestos, así como de los parámetros críticos establecidos en el capítulo anterior.
3.1 ALTERNATIVA N°1
Ilustración 2. Alternativa de diseño tipo conteiner.
Para esta alternativa de diseño, el ingreso del chasis es por la parte lateral de la máquina, directamente en la zona de compactación; para esto es necesario que los pistones que controlan la compuerta lateral estén totalmente extendidos, una vez el montacargas ha dejado el chasis en la zona de compactación, a continuación, los pistones de compuerta se retraen para evitar que piezas del chasis salgan disparadas. Antes de empezar el proceso se debe asegurar que la compuerta frontal también se encuentre cerrada.
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Ilustración 3. Orientación de movimiento en alternativa 1
En primera instancia se activan los pistones correspondientes a la placa de compactación 1, de manera que el chasis queda en posición para los dos siguientes ciclos de compactación; a continuación, la placa de compactación 2, avanza hasta una distancia límite seguido de la placa de compactación 3, que descenderá en dirección como se indica la figura.
Luego las placas de compactación 2 y 3 regresaran a su posición de origen, mientras que la placa de compactación 1 solo retrocederá hasta cierto punto; una vez haya sucedido esto la compuerta frontal se abrirá y la placa 1 hará un avance completo expulsando de esta forma, fuera de la máquina, la chatarra compactada; gracias a esto, será mucho más fácil de trasportar, debido a que no existe la necesidad del uso del montacargas para retirar la chatarra.
31 3.2 ALTERNATIVA N°2
Ilustración 4. Alternativa de diseño tipo cámara
Para esta alternativa de diseño es necesario que la compuerta de compactación lateral esté completamente extendida para permitir el ingreso del chasis, debido a que el montacargas deberá colocarlo sobre la zona de compactación más allá de la compuerta lateral; sin embargo, es posible ubicarlo a una distancia de forma tal que el chasis queda ubicado en una zona media entre la compuerta lateral y la zona de compactación, esto sucederá a menudo en aquellos modelos de automóviles de mayores dimensiones.
Ilustración 5. Orientación de movimiento en alternativa 2.
Una vez el chasis ha ingresado a la compactadora, el primer movimiento será realizado por la compuerta superior; la cual descenderá hasta una altura limite y luego regresara hasta cierto punto, permitiendo de esta forma que la compuerta lateral se cierre; una vez la compuerta lateral se ha cerrado la compuerta superior
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desciende nuevamente hasta su límite, de forma que la compactadora tiene la apariencia de una caja cerrada, a continuación se accionan los pistones de compactación final, los cuales trasmiten su movimiento a las placas de compactación, que comprimen el chasis al interior de la máquina dándole una geometría final cubica.
Luego de haber completado el ciclo, primero se retraen los cilindros de compactación final, luego la compuerta superior pasa a su posición inicial y por último la compuerta lateral se abre, permitiendo de esta forma retirar la chatarra compactada de la máquina por medio del uso del montacargas mencionado anteriormente.
3.3 ALTERNATIVA N°3
Ilustración 6. Alternativa de diseño tipo prensa.
Para que el chasis pueda ser cargado, es necesario que los pistones hidráulicos que dan el movimiento a la placa de compactación vertical se encuentren totalmente extendidos, de esta forma se obtiene el espacio necesario para garantizar la entrada de los chasis de mayor dimensión. Sin embargo, será recomendable una extensión total de los cilindros aun cuando se trabaje con modelos más pequeños.
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Ilustración 7. Orientación de movimiento en alternativa 3
En esta alternativa de diseño, el chasis de los automóviles es cargado por medio de un montacargas y es colocado en la compactadora por enfrente de la misma como se indica en la.
Una vez el chasis se encuentra dentro de la compactadora, la Placa de compactación descenderá, por medio de la retracción de los cilindros hidráulicos hasta una determinada altura compactando de esta forma el chasis, luego de esto procederá a elevarse hasta el punto de inicio dando fin a la etapa de compactación, En este diseño se busca reducir los costos y ser de simple fabricación y montaje a comparación de los otros diseños mostrados anteriormente.
3.4 EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE DISEÑO
Para evaluar las alternativas de diseño se optó por el método de scoring, el cual ayuda a establecer que alternativa es más adecuada con los requerimientos planteados por Cesvi.
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Para utilizar este método se utiliza la siguiente ecuación: 𝑆𝑗 = ∑ 𝑊𝑖𝑟𝑖𝑗
𝑖
Donde:
𝑟𝑖𝑗 = rating de la alternativa j enfuncion de criterio i 𝑊𝑖 = ponderación para cada criterio i
𝑆𝑗= score para alternativa J
Para facilitar la identificación de la alternativa más óptima en un problema, se deben identificar las siguientes etapas
Identificar la meta general del problema. Identificar las alternativas.
Listar los criterios a emplear en la toma de decisión. Asignar una ponderación para cada uno de los criterios.
Establecer en cuanto satisface cada alternativa a nivel de cada uno de los criterios.
Calcular el score para cada una de las alternativas.
Identificación de alternativas; como se mencionó anteriormente las alternativas seleccionadas son:
Alternativa de diseño tipo conteiner. Alternativa de diseño tipo cámara. Alternativa de diseño tipo prensa.
Lista de criterios; para evaluar las alternativas se tuvieron en cuenta los siguientes criterios.
Costo de fabricación. Fácil manejo de operación. Fácil mantenimiento. Seguridad industrial. Dimensiones adecuadas
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3.5 DEFINICIÓN DE LOS CRITERIOS DE EVALUACIÓN Estas alternativas deben cumplir con los siguientes criterios.
La compactadora debe tener un bajo costo de fabricación, garantizando la durabilidad del equipo y que su fabricación no debe ser compleja.
La compactadora debe ser fácil de manejar y que el operario no pueda cometer errores en el proceso de compactación.
La compactadora debe tener una estructura que tenga la capacidad de resistir la compresión y tensiones en todos sus elementos y que todos estos sean fáciles de remplazar para tener un mantenimiento fácil y rápido.
La compactadora debe garantizar la seguridad de los trabajadores con un cubrimiento que evite que salgan partes del chasis a compactar por fuera del equipo.
La compactadora debe garantizar las dimensiones máximas permitidas por el ministerio de transporte.
Asignación de ponderación para cada uno de los criterios: en este método se realiza una evaluación de los requerimientos en el que la calificación será de 1 a 5 como se muestra en la tabla.
Tabla 2. Asignación de ponderación Ponderación
1 Muy poco importante 2 Poco importante 3 Importación media 4 Algo importante 5 Muy importante
Teniendo en cuenta la ponderación anterior se calificó los criterios de la siguiente manera.
Tabla 3. Criterios de ponderación
Ítem Criterios Ponderación 1 Costo de fabricación 5 2 Fácil Manejo de operación 3 3 Fácil Mantenimiento 3 4 Seguridad industrial 4 5 Dimensiones adecuadas 5
Para mirar el nivel de satisfacción por el método de scoring se debe tener una calificación de 1 a 9 como lo muestra la tabla 3.
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Tabla 4. Ponderación lineal Ponderación Extra bajo 1 Muy bajo 2 Bajo 3 Poco bajo 4 Medio 5 Poco alto 6 Alto 7 Muy alto 8 Extra alto 9
Teniendo las alternativas ya establecidas con el nivel de satisfacción del cliente y la ponderación de cada criterio, se realizó los cálculos por el método de scoring que se pueden ver en la tabla 4.
Tabla 5. Ponderación por alternativa de diseño ítem Criterio Ponderación
Alternativas 1 2 3 1 Costo de fabricación 5 4 5 7 2 Fácil Manejo de operación 3 6 7 5 3 Fácil Mantenimiento 3 7 5 4 4 Seguridad industrial 4 8 8 6 5 Dimensiones adecuadas 5 6 5 9 SCORE 121 118 131
En la que se evidencia que la alternativa número 3 es la más asertiva para diseñar según los criterios de CESVI.
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4. DISEÑO DETALLADO
Debido al principio a través del cual la compactadora cumple su función, se deben definir en primera instancia, las dimensiones de los cilindros hidráulicos ubicados a los lados de la compactadora, como se muestra en la Imagen 7. Partes de la compactadora, para los cuales se tiene en cuenta que la fuerza de compactación es de 160 Toneladas según lo mostrado anteriormente; además sabiendo esto, se determinará también la potencia del motor y la presión de servicio de la bomba para el correcto funcionamiento de los pistones.
Imagen 7. Partes de la compactadora
Para calcular la dimensión de los cilindros, también se debe tener en cuenta, que el peso de la placa superior ejerce una fuerza de compactación debido a la gravedad, que se sumará a la de los cilindros una vez hayan sido calculados; de igual manera los cilindros calculados serán llevados a medidas normalizadas para reducir su costo y facilitar la adquisición de los mismos.
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Ilustración 8. Representación básica de un cilindro hidráulico de doble efecto
Ya que, en ninguno de los casos, la carga ejercerá fuerza debido a la gravedad en sentido contrario al de la fuerza de salida de los cilindros, es necesario que estos sean de doble efecto, para permitir el retroceso de los mismos hasta la posición inicial.
Gracias a que se van a trabajar dos cilindros con una fuerza requerida de aproximadamente 160 toneladas, la presión del sistema fue elegida a partir de la selección de una bomba que hace parte de una unidad de potencia hidráulica comercial la cual es de 250 Bar = 3.625,9 Psi.
Tabla 6. Marcas de la Ilustración 8
Marca Descripción Unidades utilizadas Fa Fuerza de avance Ton - N – Lbf Fr Fuerza de retroceso Ton - N – Lbf Dp Diámetro del pistón mm - in – cm Dv Diámetro del vástago mm - in – cm Aa Área de avance mm^2 - in^2 - cm^2 Ar Área de retroceso mm^2 - in^2 - cm^2 Av Área del vástago mm^2 - in^2 - cm^2 Cr Cámara de menor capacidad --- Ca Cámara de mayor capacidad --- Va Volumen de avance mm^3 - in^3 - cm^3 Vr Volumen de retroceso mm^3 - in^3 - cm^2
Pa Presión del avance Bar –psi
Pr Presión del retroceso Bar –psi Lc Longitud de carrera mm - in - cm
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4.1 CÁLCULO DE LOS CILINDROS HIDRÁULICOS
La placa superior cuenta con dos cilindros hidráulicos, por lo que la fuerza total de compactación se ve dividida entre los mismos de igual forma; para este caso debido a los requerimientos, se usarán cilindros hidráulicos de doble efecto, los cuales tendrán pivotes en la base de la botella y en el vástago.
4.1.1 Cálculo del pistón. La siguiente formula fue tomada del libro Prontuario de hidráulica industrial. Sin embargo, se debe tener en cuenta que la fuerza de compactación es requerida en el retroceso del pistón y no en su avance, por lo que modificando la ecuación queda:
𝐹𝑟 = 𝑃𝑟× 𝐴𝑟× ŋ Donde: 𝐹𝑟= 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑃𝑟 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐴𝑟 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 ŋ = 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 87%
La fuerza requerida para la compactación de los automóviles es de 160 toneladas aproximadamente, para el cálculo de un solo pistón se tomará la mitad, a una presión de 250 bar, la cual es tomada de la especificación de la bomba elegida anteriormente, con estos datos y teniendo en cuenta la ecuación anterior, así como dichas consideraciones se tiene que:
𝐹𝑟 = 160 𝑇𝑜𝑛 𝑥
1000 𝐾𝑔 1 𝑇𝑜𝑛 𝑥
2,2 𝑙𝑏𝑓
1 𝑘𝑔 = 352.000 𝑙𝑏𝑓 = 1565,77𝐾𝑁
Por lo cual, según lo mencionado anteriormente cada cilindro individual deberá tener una fuerza de retroceso de 80 Ton = 176.000 Lbf. Para hallar el diámetro del pistón es necesario conocer el área de avance y para este a su vez la fuerza de avance, para la cual se necesita la siguiente ecuación.
𝐹𝑎 = 𝐹𝑟 𝑥 1,6
𝐹𝑎 = 176.000𝑙𝑏𝑓 𝑥 1,6 = 281.600𝑙𝑏𝑓 = 1252,62𝐾𝑁
Una vez obtenida la fuerza de avance de un pistón individual despejando en la primera ecuación y remplazando se tiene que:
𝐴𝑎 = 𝐹𝑎 𝑃𝑎 𝑥 ŋ = 281.600𝑙𝑏𝑓 3626𝑝𝑠𝑖 𝑥 0,87= 89,26𝑖𝑛 2 = 575,86𝑐𝑚2
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Conociendo el área de avance, la cual es de 501𝑐𝑚2, se puede hallar el valor del diámetro ideal del pistón a partir de la siguiente ecuación:
𝐴𝑎 =𝜋 4 𝑥 𝐷𝑝 2 Donde: 𝐴𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐷𝑝 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛 De esta forma se obtiene que:
𝐷𝑝 = 2√ 𝐴𝑎
𝜋 = 2√
575,86𝑐𝑚2
𝜋 = 27,07𝑐𝑚 = 10,65𝑖𝑛
4.1.2 Cálculo del vástago. Para hallar el diámetro del vástago es necesario conocer su área, gracias a que se conoce el área de avance y el área de retroceso como se observa en Ilustración 8, se tiene que:
𝐴𝑎 = 𝐴𝑟+ 𝐴𝑣 Donde: 𝐴𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐴𝑟 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐴𝑣 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑠𝑡𝑎𝑔𝑜 ŋ = 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 87%
Primero se debe hallar el área de retroceso a partir de la fuerza de retroceso determinada anteriormente la cual es de 176.000lbf.
𝐴𝑟 = 𝐹𝑟 𝑃𝑟 𝑥 ŋ = 176.000𝑙𝑏𝑓 3626𝑝𝑠𝑖 𝑥 0,87= 55,79𝑖𝑛 2 = 359,93𝑐𝑚2
Una vez se conoce el valor del área de retroceso es posible despejar y remplazar, de manera que se obtiene lo siguiente:
𝐴𝑣 = 𝐴𝑎− 𝐴𝑟 = 575,86𝑐𝑚2− 359,93𝑐𝑚2 = 215,93𝑐𝑚2 = 29,12𝑖𝑛2
Luego de hallar el valor del área del vástago se debe despejar y remplazar de la ecuación que se manejó anteriormente.
𝐴𝑣 =𝜋 4 𝑥 𝐷𝑣
41 𝐷𝑣 = 2√𝐴𝑣
𝜋 = 2√
215,93𝑐𝑚2
𝜋 = 16,58𝑐𝑚 = 6,52𝑖𝑛
4.1.3 Longitud de carrera. Para este caso la longitud de carrera está determinada por los parámetros de diseño mencionados anteriormente, en el caso de estos cilindros hidráulicos se conoce que la altura a la cual debe llegar la placa es de 2700mm y la altura mínima a la que baja es de 800mm, por lo que se tiene que:
𝐿𝑐 = 𝐻𝑚𝑎𝑥− 𝐻𝑚𝑖𝑛 Donde:
𝐻𝑚á𝑥 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝐻𝑚í𝑛 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 De esta forma se obtiene que:
𝐿𝑐 = 2700𝑚𝑚 − 800𝑚𝑚 = 1900𝑚𝑚 = 74,80𝑖𝑛
4.1.4 Dimensiones normalizadas. Es necesario determinar diámetros de vástago y embolo normalizadas, debido a que son las más comunes de encontrar entre los fabricantes y disminuye los costos, para lo cual se toma en cuenta según la Tabla 7 extraída del libro Prontuario de hidráulica industrial.
42 Tabla 7. Medidas normalizadas
Fuente: Roldan J. (2001) Prontuario de hidráulica industrial
Al comparar las medidas obtenidas mediante cálculos, con aquellos valores de la tabla, se obtiene que las medidas normalizadas de diámetro de pistón, diámetro de vástago y longitud de carrera correspondientes son:
Tabla 8. Medidas normalizadas cilindro placa superior Marca Calculada (mm) Normalizada (mm)
Dp 270,7 320
Dv 165,8 180
Lc 1900 2000
D rosca 2”
Debido a que los valores de los diámetros de vástago y pistón cambian, también lo hacen sus respectivas áreas y por lo tanto es necesario volver a calcular sus valores, así como el de la fuerza ejercida en el avance y en el retroceso.
𝐴𝑎 =𝜋 4 𝑥 (32𝑐𝑚) 2 = 804,25𝑐𝑚2 = 124,66𝑖𝑛2 𝐴𝑣 = 𝜋 4 𝑥 (18𝑐𝑚) 2 = 254,46𝑐𝑚2 = 39,44𝑖𝑛2 𝐴𝑟 = 804,25𝑐𝑚2− 254,46𝑐𝑚2 = 549,79𝑐𝑚2 = 85,22𝑖𝑛2
43 𝐹𝑎 = 3.626𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2𝑥124,66𝑖𝑛2𝑥 0,87 = 393.254,92𝑙𝑏𝑓 = 1.749,28 𝐾𝑁 𝐹𝑟 = 3.626𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2𝑥 85,22𝑖𝑛2𝑥 0,87 = 268.836,71𝑙𝑏𝑓 = 1.195,84 𝐾𝑁
La fuerza de retroceso requerida por cada pistón es de 176.000lbf y la fuerza de retroceso obtenida es de 268.836,71lbf, por lo que se conoce que la fuerza total ejercida por los dos pistones es de 537.673,42lbf, debido a que dicha fuerza total es mayor que la especificada en el capítulo 2, en el sistema se debe colocar unas válvulas reguladoras de presión, haciéndolas funcionales para el diseño.
Los cilindros hidráulicos debido a la carga que soportan pueden presentar el fenómeno de tención, por lo que es necesario realizar un análisis de esfuerzos para saber si soportan las fuerzas a la que están sometidos, el cual se halla con la siguiente ecuación. 𝜎 =𝑃 𝐴 Donde: σ = Esfuerzo a tensión P = Fuerza a tensión
A = Área trasversal del vástago
𝜎 = 1.195,84𝐾𝑁
0,025446𝑚2 = 46,99𝑀𝑃𝑎
Teniendo ya el esfuerzo al que está sometido el vástago podemos saber el factor de seguridad con la siguiente ecuación, sabiendo que el vástago se va a trabajar con un material SAE 4340 el cual tiene un esfuerzo de falla de 745MPa.
𝜎𝑝𝑒𝑟 = 𝜎𝑦 𝑛 Donde: 𝜎𝑝𝑒𝑟 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝜎𝑦 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑛 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑
Si se conoce el valor del esfuerzo de falla gracias a que el material que se tiene es el SAE 4340 y tenemos el esfuerzo al que está sometido el vástago solo nos queda despejar le eficiencia como se ve a continuación:
44 𝜎𝑝𝑒𝑟 = 𝜎𝑦 𝑛 = 𝑛 = 𝜎𝑦 𝜎𝑝𝑒𝑟 Entonces: 𝑛 = 745𝑀𝑃𝑎 46,99𝑀𝑃𝑎= 15.85
4.1.5 Cálculo del volumen del cilindro. Una vez se definieron las dimensiones del embolo y del vástago, se determina el volumen de avance y retroceso del cilindro, usando las siguientes ecuaciones:
𝑉𝑎 = 𝐴𝑎 𝑥 𝐿𝑐 Donde: 𝑉𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐴𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐿𝑐 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 𝑉𝑟 = 𝐴𝑟 𝑥 𝐿𝑐 Donde: 𝑉𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐴𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐿𝑐 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 De esta forma se obtiene que:
𝑉𝑎 = 804,25𝑐𝑚2 𝑥 200𝑐𝑚2 = 160.850𝑐𝑚3 = 42,49 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑉𝑟 = 549,79𝑐𝑚2 𝑥 200𝑐𝑚2 = 109.958𝑐𝑚3 = 29,05 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
4.1.6 Materiales del cilindro. En cuanto los materiales para la construcción del cilindro, se toman las recomendaciones que se encuentran en el libro de Prontuario de hidráulica industrial y que se puede observar a continuación.
45 Ilustración 9. Materiales cilindros hidráulicos
Fuente: Roldan J. (2001) Prontuario de hidráulica industrial 4.2 CÁLCULOS DE LA CENTRAL HIDRÁULICA
A continuación, se muestran los cálculos necesarios para posteriormente elegir por medio de los resultados obtenidos, una unidad de potencia hidráulica.
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4.2.1 Cálculo del caudal. Para determinar el caudal requerido se tiene en cuenta que es necesario conocer la velocidad de avance del pistón y el área del avance, sin embargo, debido a que son dos los pistones requeridos para este diseño, el área de avance corresponde al conjunto de los dos cilindros, se tiene la siguiente ecuación: 𝑄 = 𝑉𝑎 𝑥 𝐴𝑎 Donde: 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑉𝑎 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑠𝑡ó𝑛 𝐴𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒
De acuerdo con la ecuación extraída del libro de hidráulica industrial, es necesario conocer el valor de la velocidad, la cual para este caso es de 1𝑐𝑚 𝑠⁄ debido a los tiempos de operación requeridos.
𝐴𝑎 = 804,25𝑐𝑚2𝑥 2 = 1.608,50𝑐𝑚2 𝑄 = 1.608,5𝑐𝑚2 𝑥 1𝑐𝑚 𝑠 = 1.608,5 𝑐𝑚3 𝑠 = 0,42 𝑔𝑎𝑙 𝑠 𝑄 = 0,42𝑔𝑎𝑙 𝑠 𝑥 60 𝑠 𝑚𝑖𝑛 = 25,49𝑔𝑝𝑚 = 96,49 𝑙 𝑚𝑖𝑛⁄
En los cilindros de doble efecto existe un caudal inducido por el avance y por el retroceso, el cual se encuentra a partir de las siguientes ecuaciones extraídas del libro Prontuario de hidráulica industrial.
𝑄𝑖𝑎 = 𝑄 𝑟 𝑄𝑖𝑟 = 𝑄 𝑥 𝑟 Donde: 𝑄𝑖𝑎 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑄𝑖𝑟 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑟 = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎𝑠
La relación de áreas se calcula a partir del área de avance y área de retroceso del pistón hidráulico de la placa superior.
47 𝑟 = 𝐴𝑎 𝐴𝑟 Donde: 𝑟 = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎𝑠 𝐴𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐴𝑟 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜
Remplazando en las ecuaciones:
𝑟 = 804,25𝑐𝑚 2 549,79𝑐𝑚2 = 1,46 𝑄𝑖𝑎 =25,49𝑔𝑝𝑚 1,46 = 17,45𝑔𝑝𝑚 = 66,05 𝑙 𝑚𝑖𝑛⁄ 𝑄𝑖𝑟 = 25,49𝑔𝑝𝑚 𝑥 1,46 = 37,21𝑔𝑝𝑚 = 140,85 𝑙 𝑚𝑖𝑛⁄
4.2.2 Cálculo de los tiempos de avance y retroceso. Una vez se conoce el valor del caudal, es posible determinar los tiempos de recorrido de avance y tiempos de recorrido de retroceso. Ecuación para el tiempo de avance:
𝑡𝑎 = 𝐷𝑝 2 𝑥 𝜋 𝑥 𝐿 𝑐 4 𝑥 𝑄 Donde: 𝑡𝑎 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐷𝑝 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑠𝑡ó𝑛 𝐿𝑐 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
Ecuación para el tiempo de retroceso: 𝑡𝑟 = (𝐷𝑝 2− 𝐷 𝑣2) 𝑥 𝜋 𝑥 𝐿𝑐 4 𝑥 𝑄 𝑡𝑟 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝐷𝑝 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑠𝑡ó𝑛 𝐿𝑐 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
48 𝑡𝑎 = (32𝑐𝑚) 2 𝑥 𝜋 𝑥 200𝑐𝑚 𝑥 2 4 𝑥 1.608𝑐𝑚𝑠2 = 200,06𝑠 = 3,33𝑚𝑖𝑛 𝑡𝑟 =((32𝑐𝑚) 2− (18𝑐𝑚)2) 𝑥 𝜋 𝑥 200𝑐𝑚 𝑥 2 4 𝑥 1.608𝑐𝑚𝑠2 = 136,76𝑠 = 2,28𝑚𝑖𝑛
En operación normal la placa ejecutara un solo movimiento de avance y retroceso, por lo que es posible estimar el tiempo promedio que tardará la máquina en comprimir un automóvil al sumar los tiempos de avance y retroceso de cada uno, como se muestra a continuación.
𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 200,06𝑠 + 136,76𝑠 = 336,82𝑠 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 336,82𝑠 𝑥 1 𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔 = 5,61𝑚𝑖𝑛
Por lo tanto, a la compactadora le tomará aproximadamente un minuto y veinte segundos compactar un automóvil, sin incluir los tiempos de montaje y desmontaje de los automóviles en la máquina.
4.2.3 Cálculo del volumen del tanque. Para calcular el volumen del tanque o depósito hidráulico es necesario conocer el caudal con el que trabajara la bomba, una vez se obtiene este dato se debe remplazar en la siguiente formula:
𝑉𝑡= 𝑄 𝑥 4 Donde: 𝑉𝑡 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 Se remplaza en la ecuación. 𝑉𝑡 = 25,49𝑔𝑝𝑚 𝑥 4 = 101,96 𝑔𝑎𝑙 ≈ 102𝑔𝑎𝑙 = 386.112,01𝑐𝑚3
Una vez se conoce el volumen del tanque es posible determinar sus dimensiones, para este diseño se utiliza un tanque de geometría cubica, por lo tanto:
𝐿 = √𝑉3 𝑡 Donde:
49 𝑉𝑡 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒
De esta manera se obtiene que:
𝐿 = √314.946,25𝑐𝑚3 3 = 68,04𝑐𝑚 ≈ 69𝑐𝑚
4.2.4 Cálculo potencia de la bomba. Debido a que ya se conoce el caudal (en galones por minuto) y la presión de la bomba, es posible hallar la potencia necesaria, sin embargo, se debe tener en cuenta la eficiencia de la misma, para hallar dicho valor de potencia se usa la siguiente formula.
𝐻𝑝 = 𝑄 𝑥 𝑃𝑏 𝐾 𝑥 𝜌 Donde: 𝐻𝑝 = 𝐶𝑎𝑏𝑎𝑙𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑒𝑛 𝐺𝑝𝑚 𝑃𝑏 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐾 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 1.714 𝜌 = 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎
Según las especificaciones de bomba seleccionada la eficiencia de la misma es de 85%, al remplazar se tiene que:
𝐻𝑝 =25,49𝑔𝑝𝑚 𝑥 3626𝑝𝑠𝑖
1.714 𝑥 0,85 = 63,44𝐻𝑝
4.2.5 Diámetro de la tubería. Para hallar el diámetro de la tubería primero se debe determinar la velocidad de circulación del fluido bajo la presión de la bomba determinada anteriormente la cual es de 250𝐾𝑔 𝑐𝑚⁄ 2, como se puede observar en la Ilustración 10 la velocidad correspondiente bajo la acción de dicha presión es de 6 𝑚 𝑠𝑒𝑔⁄ .
Ilustración 10. Velocidad del fluido según la presión.
Fuente: Roldan J. (2001) Prontuario de hidráulica industrial. Pág.87
Una vez se conoce el valor de la velocidad de circulación del fluido se puede usar la Ilustración 11, la cual se extrajo del libro de prontuario de hidráulica industrial para determinar el diámetro de la tubería relacionando los datos de caudal = 140,85 (𝐿 𝑚𝑖𝑛⁄ ) y de velocidad = 6 (𝑚 𝑠⁄ ).
50
Ilustración 11. diámetro interno de manguera
Fuente: Roldan J. (2001) Prontuario de hidráulica industrial. Pág.92
Del análisis de la tabla se obtiene que el valor del diámetro interno de la tubería es aproximadamente de 23𝑚𝑚, como se observa en la línea azul trazada sobre la ilustración 13 por lo cual se va utilizar una manguera de 1”, y se le colocara a la salida y entra de cada cilindro un reductor de 2” a 1”, para poder acoplar las mangueras a los cilindros.
51 Imagen 8. Catalogo manguera.
Fuente: Mangueras Parker; catálogo de mangueras hidráulicas; Central de mangueras s.a.
Para la selección de mangueras, se recurre a los catálogos ofrecidos por la empresa CENTRAL DE MANGUERAS S.A., una vez se tienen los catálogos, se opta por la opción con diámetro interno de 19 𝑚𝑚, con una presión de trabajo de 6.000 𝑝𝑠𝑖, la cual está por encima de la presión de trabajo del sistema siendo esta de 3.626 𝑝𝑠𝑖. 4.2.6 Selección del aceite hidráulico. Debido a que la bomba y cilindros presentan desgaste se elige el aceite hidráulico ISO 68 ya que tiene aditivos anti desgaste a base de zinc; dicho aceite también es funcional para diseños de alta carga como a la que está sometida la bomba; varias de estas propiedades son garantizadas por su viscosidad y aditivos.
Tabla 9. Propiedades aceite ISO 68
Grado ISO Método ASTM Viscosidad 40°C, cSt D-445 68 Viscosidad 100°C, cSt D-445 68(+/-5%)
Índice de viscosidad D-2270 Min 90 Punto de inflamación °C D-92 Min 195 Punto de congelación °C D-97 -12 Separación de agua min D-1401 30 min A 54 °C Royal Dutch Shell. Catalogo aceite hidráulico ISO 68
52 4.3 SISTEMA DE CONTROL HIDRÁULICO
Para el sistema de control hidráulico se deben incluir diferentes herramientas o accesorios que permitan la construcción del mismo como lo son válvulas, manómetros y bomba.
Imagen 9. Manómetro
Fuente: catalogo manómetros - FESTO – www.festo.com Imagen 10. Representación válvula 4/3
53 Imagen 11. Válvula de descarga.
Fuente: catalogo válvulas – FESTO - www.festo.com Imagen 12. Bomba pistones
54 Imagen 13. Esquema hidráulico
Tabla 10. Especificaciones pistón hidráulico
Especificación variables Fuerza de retroceso Fr 1.195,84 KN Fuerza de avance Fa 1.749,28 KN Diámetro pistón Dp 32 cm Diámetro vástago Dv 18 cm Área de retroceso Ar 549,79 cm2 Área de avance Aa 804,25 cm2 Longitud de carrera Lc 1900 mm
Caudal del cilindro Q 94,49 l/min
Caudal inducido por el avance Qia 66,05 l/min